Baterai - Jenis & cara kerja

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Baterai adalah sumber daya paling umum untuk perangkat genggam dasar hingga aplikasi industri skala besar. Baterai dapat didefinisikan sebagai kombinasi dari satu atau lebih sel elektrokimia yang mampu mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik.

Baterai



Bekerja dari Baterai:

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari berbagai sel volta. Setiap sel volta terdiri dari dua setengah sel yang dihubungkan secara seri oleh elektrolit yang menahan anion dan ion kucing. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektroda tempat anion bergerak, yaitu anoda atau elektroda negatif setengah sel lainnya termasuk elektrolit dan elektroda tempat ion kucing bergerak, yaitu katoda atau elektroda positif.


Dalam reaksi redoks yang menggerakkan baterai, reduksi terjadi pada kation di katoda, sedangkan oksidasi terjadi pada anion di anoda. Elektroda tidak bersentuhan satu sama lain tetapi disambungkan secara elektrik oleh elektrolit. Sebagian besar setengah sel memiliki elektrolit yang berbeda. Semua hal dianggap setiap setengah sel tertutup dalam wadah dan pemisah yang berpori ke ion tetapi tidak sebagian besar elektrolit mencegah pencampuran.



Bekerja dari Baterai

Bekerja dari Baterai

Setiap setengah sel memiliki gaya gerak listrik (Emf), yang ditentukan oleh kapasitasnya untuk menggerakkan arus listrik dari dalam ke luar sel. Ggl bersih sel adalah perbedaan antara ggl setengah selnya. Dengan cara ini, jika elektroda memiliki ggl dan dengan kata lain, ggl bersih adalah selisih antara potensial reduksi setengah reaksi.

Bagaimana cara merawat Baterai?

Untuk menjaga baterai dalam kondisi baik, diperlukan pemerataan baterai. Karena penuaan, semua sel tidak mengisi daya dengan cara yang sama dan beberapa sel menerima pengisian dengan sangat cepat sementara yang lain mengisi daya secara bertahap. Penyetaraan dapat dilakukan dengan sedikit mengisi daya baterai agar sel yang lebih lemah juga dapat mengisi daya sepenuhnya. Tegangan terminal dari baterai yang terisi penuh is12V, baterai mobil menunjukkan 13,8V di terminalnya sementara baterai tubular 12 volt akan menunjukkan 14,8V. Aki mobil harus terpasang kuat di dalam kendaraan untuk menghindari guncangan. Baterai inverter harus diletakkan di atas papan kayu jika memungkinkan.

2 Jenis Baterai

1) Baterai Utama:

Seperti namanya, baterai ini dimaksudkan untuk penggunaan tunggal. Setelah baterai ini digunakan, mereka tidak dapat diisi ulang karena perangkat tidak mudah dibalik dan bahan aktif mungkin tidak kembali ke bentuk aslinya. Produsen baterai merekomendasikan untuk tidak mengisi ulang sel primer.


Beberapa contoh baterai sekali pakai adalah baterai AA, AAA biasa yang kami gunakan untuk jam dinding, remote televisi, dll. Nama lain untuk baterai ini adalah baterai sekali pakai.

Jenis Baterai

Jenis Baterai

2) Baterai Sekunder:

Baterai sekunder juga disebut sebagai baterai isi ulang. Baterai ini dapat digunakan dan diisi ulang secara bersamaan. Mereka biasanya dirakit dengan bahan aktif dengan aktif dalam keadaan habis. Baterai yang dapat diisi ulang diisi ulang dengan menerapkan arus listrik, yang membalikkan reaksi kimia yang terjadi selama pengosongan. Pengisi daya adalah perangkat yang memasok arus yang dibutuhkan.

Beberapa contoh untuk baterai yang dapat diisi ulang ini adalah baterai yang digunakan pada ponsel, pemutar MP3, dll. Perangkat seperti alat bantu dengar dan jam tangan menggunakan sel miniatur dan di tempat-tempat seperti pertukaran telepon atau pusat data komputer, baterai yang lebih besar digunakan.

Baterai Sekunder

Baterai Sekunder

Jenis Baterai Sekunder (dapat diisi ulang):

SMF, Asam Timbal, Li dan Nicd

Baterai SMF:

SMF adalah a baterai bebas perawatan tersegel, dirancang untuk menawarkan daya perawatan yang andal, konsisten, dan rendah untuk aplikasi UPS. Baterai ini dapat digunakan untuk aplikasi siklus dalam dan perawatan minimum di daerah pedesaan dan kekurangan daya. Baterai ini tersedia dari 12V.

Dalam dunia informatif saat ini, orang tidak dapat mengabaikan persyaratan untuk sistem baterai yang dirancang untuk memulihkan data dan informasi penting yang memenuhi syarat dan menjalankan instrumentasi dasar untuk durasi yang diinginkan. Baterai dibutuhkan untuk menghasilkan daya instan. Baterai yang tidak dapat diandalkan dan inferior dapat mengakibatkan hilangnya data dan pemadaman peralatan yang dapat merugikan perusahaan secara finansial. Selanjutnya, segmen UPS menyerukan penggunaan sistem baterai yang andal dan terbukti.

Baterai SMF

Baterai SMF

Baterai Lithium (Li):

Kita semua menggunakannya di perangkat portabel seperti ponsel, komputer laptop, atau alat listrik. Baterai lithium telah menjadi salah satu pencapaian terbesar dalam daya portabel dalam dekade terakhir dengan penggunaan baterai lithium, kami dapat beralih dari ponsel hitam putih ke ponsel berwarna dengan fitur tambahan seperti GPS, peringatan email, dll. perangkat potensial kepadatan energi untuk kapasitas yang lebih tinggi. Dan baterai self-discharge relatif rendah. Juga sel khusus dapat memberikan arus yang sangat tinggi ke aplikasi seperti perkakas listrik.

Baterai Li

Baterai Li

Baterai Nickel Cadmium (Nicd):

Baterai Nickel Cadmium memiliki keuntungan untuk diisi ulang berkali-kali dan memiliki potensi yang relatif konstan selama pengosongan dan memiliki lebih banyak kapasitas menahan listrik dan fisik. Baterai ini menggunakan oksida nikel untuk katoda, senyawa kadmium untuk larutan anoda dan kalium hidroksida sebagai elektrolitnya.

Baterai Nicd

Ketika baterai diisi, komposisi kimia katoda berubah dan nikel hidroksida berubah menjadi NIOOH. Di anoda, pembentukan ion Kadmium terjadi dari Kadmium Hidroksida. Ketika baterai habis, kadmium bereaksi dengan NiOOH untuk membentuk kembali nikel hidroksida dan Kadmium Hidroksida.

Cd + 2H2O + 2NiOOH -> 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2

Baterai Asam Timbal:

Baterai Asam Timbal banyak digunakan di mobil, inverter, sistem tenaga cadangan, dll. Tidak seperti baterai tubular dan bebas perawatan, baterai Asam Timbal memerlukan perawatan dan pemeliharaan yang tepat untuk memperpanjang masa pakainya. Baterai Asam Timbal terdiri dari serangkaian pelat yang direndam dalam larutan asam sulfat. Pelat memiliki kisi-kisi tempat bahan aktif dipasang. Pelat dibagi menjadi pelat positif dan negatif. Pelat positif menahan timbal murni sebagai bahan aktif sedangkan timbal oksida dipasang pada pelat negatif.

Baterai Asam Timbal

Baterai Asam Timbal

Baterai yang terisi penuh dapat mengeluarkan arusnya saat terhubung ke beban. Selama proses pelepasan, asam sulfat bergabung dengan bahan aktif pada pelat positif dan negatif sehingga terbentuk timbal sulfat. Air adalah langkah terpenting dalam memelihara baterai Asam Timbal. Frekuensi air tergantung pada penggunaan, metode pengisian dan suhu pengoperasian. Selama proses, atom hidrogen dari asam sulfat bereaksi dengan oksigen membentuk air.

Hal ini menghasilkan pelepasan elektron dari pelat positif yang nantinya akan diterima oleh pelat negatif. Ini mengarah pada pembentukan potensial listrik di seluruh baterai. Elektrolit pada baterai Lead Acid merupakan campuran asam sulfat dan air yang memiliki berat jenis. Gravitasi spesifik adalah berat campuran asam-air dibandingkan dengan volume air yang sama. Berat jenis air bebas ion murni adalah 1.

Baterai timbal-asam memberikan nilai terbaik untuk daya dan energi per kilowatt-jam memiliki siklus hidup terpanjang dan keuntungan lingkungan yang besar karena didaur ulang dengan kecepatan yang luar biasa tinggi. Tidak ada bahan kimia lain yang dapat menyentuh infrastruktur yang ada untuk mengumpulkan, mengangkut, dan mendaur ulang baterai timbal-asam.

Bersamaan dengan artikel ini, baterai lithium ion dibahas dengan kelebihan dan kekurangannya.

Cara Kerja Baterai Lithium - Ion

Baterai Li-Ion

Baterai Lithium –Ion sekarang populer di sebagian besar perangkat elektronik portabel seperti Ponsel, Laptop, Kamera Digital, dll karena efisiensi daya yang tahan lama. Ini adalah baterai isi ulang paling populer dengan keunggulan seperti kepadatan energi terbaik, kehilangan daya yang dapat diabaikan, dan tanpa efek memori. Baterai Li-Ion menggunakan ion Lithium sebagai pembawa muatan yang berpindah dari elektroda negatif ke elektroda positif selama pengosongan dan kembali saat pengisian. Selama pengisian, arus eksternal dari pengisi daya menerapkan tegangan berlebih daripada yang ada di baterai. Ini memaksa arus untuk melewati arah sebaliknya dari elektroda positif ke negatif di mana ion lithium tertanam dalam bahan elektroda berpori melalui proses yang disebut Interkalasi. Ion Li melewati elektrolit tidak berair dan diafragma pemisah. Bahan elektroda adalah senyawa litium selingan.

Elektroda negatif dari baterai Li-Ion terdiri dari karbon dan elektroda positif adalah oksida logam. Bahan yang paling umum digunakan pada elektroda negatif adalah Grafit sedangkan pada elektroda positif mungkin adalah Lithium cobalt oxide, Lithium ion phosphate atau Lithium manganese oxide. Garam litium dalam pelarut organik digunakan sebagai elektrolit. Elektrolit biasanya merupakan campuran karbonat organik seperti Etilen karbonat atau Dietil karbonat yang mengandung ion litium. Elektrolit menggunakan garam anion seperti Lithium hexa fluoro fosfat, Lithium hexa fluoro arsenate monohydrate, Lithium per chlorate, Lithium hexa fluoro borate dll. Tergantung pada garam yang digunakan, voltase, kapasitas dan umur baterai bervariasi. Litium murni bereaksi kuat dengan air membentuk litium hidroksida dan ion hidrogen. Jadi elektrolit yang digunakan adalah pelarut organik non air. Peran elektrokimia dari muatan elektroda antara anoda dan katoda bergantung pada arah aliran arus.

Reaksi Baterai Li Ion

Reaksi Baterai Li Ion

Dalam baterai Li-Ion, kedua elektroda dapat menerima dan melepaskan ion litium. Selama proses Interkalasi, ion litium bergerak ke elektroda. Selama proses kebalikan yang disebut de interkalasi, ion litium bergerak mundur. Selama pemakaian, ion litium positif akan diekstraksi dari elektroda negatif dan dimasukkan ke dalam elektroda positif. Selama proses pengisian, gerakan sebaliknya dari ion litium terjadi.

Keuntungan Baterai Lithium - Ion:

Baterai Lithium Ion mengungguli baterai NiCd dan baterai sekunder lainnya. Beberapa keunggulannya adalah

  • Ringan dibandingkan dengan baterai lain dengan ukuran serupa
  • Tersedia dalam berbagai bentuk termasuk bentuk datar
  • Tegangan sirkuit terbuka tinggi yang meningkatkan transfer daya pada arus rendah
  • Kurangnya efek memori.
  • Tingkat self discharge sangat rendah 5-10% per bulan. Self discharge sekitar 30% pada baterai NiCd dan NiMh.
  • Baterai ramah lingkungan tanpa logam lithium gratis

Namun seiring dengan kelebihannya, seperti baterai lainnya, baterai Li-Ion juga mengalami beberapa kekurangan.

Kekurangan Baterai Li-Ion:

  • Endapan di dalam elektrolit dari waktu ke waktu akan menghambat aliran muatan. Ini meningkatkan resistansi internal baterai dan kapasitas sel untuk mengalirkan arus secara bertahap menurun.
  • Pengisian daya tinggi dan suhu tinggi dapat menyebabkan hilangnya kapasitas
  • Saat terlalu panas, baterai Li-Ion mungkin mengalami kebocoran panas dan sel pecah.
  • Pengosongan yang dalam dapat menyebabkan korsleting pada baterai Li-Ion. Jadi untuk mencegahnya, ada yang membuat sirkuit shut down internal yang mematikan baterai ketika voltase di atas level aman 3 sampai 4.2 volt. Dalam hal ini, ketika baterai tidak digunakan dalam waktu lama, sirkuit internal akan mengkonsumsi daya dan menguras baterai di bawah tegangan pemadamannya. Jadi untuk mengisi baterai seperti itu, pengisi daya normal tidak berguna.